[0001] 本发明涉及领域为荧光法同位素核电池的制备。

[0002] 同位素核电池具有持久性长，电能提供稳定、不受环境限制等优点，已广泛用于海147
洋、地质、油井、航天仪器仪表设备中。现有荧光法设计的核电池主要使用氚、钷（ Pm）、镍
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（ Ni）等放射性同位素激发密封在玻璃管壁上的发光材料产生持续发光，再被光电器件转换，形成荧光法核电池。其中氚具有廉价、易获取、危害小、峰度高等特点被人们广泛采用，但人们在现有技术方案中多是使用气态氚管，致使光电转换效率损失较大。

[0003] 本发明的一种基于同位素荧光微球的核电池制备，包括同位素荧光微球、荧光微球排列板、透明密封层、光电转换层、外保护层；同位素荧光微球中心是钛微球，钛微球表面吸附气体同位素氚形成氚层，再在氚层表面通过粘合剂包裹无机荧光粉层，通过特别结构的荧光微球排列板提高荧光辐射效率，含有β放射物质同位素荧光微球长时间发光，同位素荧光微球发光使得光电转换层产生电流电压。

[0004] 本发明中的基于同位素荧光微球的核电池，同位素荧光微球在β粒子激发发光材料，利用特别设计的荧光微球排列板，大幅提高光电转换效率，可以用于微小核电池，形成厚度薄、效率高、安全性好、重量轻、使用寿命长的核电池器件。

[0016] 一种基于同位素荧光微球的核电池制备，核电池结构包括：氚同位素荧光微球7、V形荧光微球排列板6、玻璃透明密封层5、上下两片光电转换层4、金属外保护层8。

[0017] 氚同位素荧光微球结构包括：中心是钛微球3，钛微球表面吸附气体同位素氚形成氚层2，再在氚层表面通过粘合剂包裹无机荧光粉层1，氚产生的β放射粒子激发同位素荧光微球产生发光，这种发光使得光电转换层产生电流电压。

[0018] 本发明中的同位素荧光微球是颗粒度直径是1‑5毫米，其中较好效果2‑4毫米，荧光微球太大效率降低，微球太小荧光粉粘附不均匀，形状是球体或圆柱体。

[0019] 本发明中的荧光微球排列板是透明玻璃材料，当透明塑料材料时老化会加块，玻璃材料更持久稳定，通过模具压印出规律排列的连续V形槽，V形槽角度60度，反射效果最好，也可以是W形槽，或梯形槽，同位素荧光微球设置在V形槽中，并且完全在V形槽内。本发明的结构比常规氚靶板结构效率提高50%。

[0020] 本发明中的透明密封层是平面玻璃透明塑料材料，玻璃密封效果会更好，塑料密封与老化效果差，玻璃厚度0.5‑1毫米，透明密封层覆盖在V形槽上与下，使得同位素荧光微球密封固定在V形槽中，透明密封层的玻璃可以前期制造成单面开口密封槽，将连续V形槽插入后再密封具有较好效果。密封材料使用常温密固化封胶粘材料，使用高温固化材料容易使得氚脱离吸附，气态氚在密封未完成时容易发生泄漏。

[0021] 本发明中的光电转换层是高灵敏单晶或多晶硅光电转换板，可以选用光伏电池板，选择高效率的光电转换板可以提高转换效率，玻璃板使用寿命更长，上下夹层结构使得转换效率比单层结构提高1倍，上、下两片串联或并联设置输出电线引线，串联可以提高输出电压，并联可以提高输出电流。

[0022] 本发明中的外保护层是金属密封壳体，铁、不锈钢金属材料可以有效提高抗冲击性，外保护层内部设置有硅胶缓冲垫，可以防止玻璃与金属碰撞，保证内部的完整性，外保护层阻止外力碰撞时器件的重要安全屏障。

[0023] 本发明中的同位素荧光微球，中心是钛微球颗，钛微球颗可以是其它金属表面镀钛膜，钛微球颗粒表面具有多孔结构，可以稳定吸附氚气体，粒度是500‑1000微米，颗粒度包裹荧光粉后应该适合被V形槽完全覆盖，钛微球表面的微孔吸附能够吸附氚气体，形成发射β射线的氚层放射物质。

[0024] 本发明中的无机荧光粉层是含有无机荧光粉体材料的堆积层，无机荧光粉体材料颗粒度是5‑50微米，使用粘附法无机荧光粉粘附包裹在氚层表面，氚层表面先浸有粘合剂水溶液，在用干燥的荧光粉粘附在表面，室温干燥后形成稳定的同位素荧光微球，可以反复致密形成荧光粉层，并且不影响β射线激发荧光粉发光。

[0025] 本发明中的粘合剂水溶液成分与重量比是：水：硅酸钾：硝酸锶组分重量比例为78：20：2。粘合剂水溶液100克含有水78克，硅酸钾20克，硝酸锶2 克，硅酸钾改变可以调节粘度，硝酸锶可以大幅提高金属表面粘接力，同时常温放置3‑5小时固化，粘合剂水溶液常温固化可以防止氚气被吸附的不稳定。将带有氚层的钛微球颗与粘合剂水溶液混合后取出，带有氚层的钛微球颗表面带有粘合剂水溶液，再与无机荧光粉体混合，使得干燥的无机荧光粉体完全致密的粘附包裹在带有氚层的钛微球表面，然后动态常温干燥成球。干法包裹的荧光粉可以充分被氚发射的β粒子激发。粘合剂水溶液后期注入V形槽中可用于同位素荧光微球的包裹与固定，同时也可以防止氚气在高温时扩散。

[0026] 本发明中的无机荧光粉是稀土发光材料、硫化锌体系发光材料，它们在β射线激发下发射出长波紫外光、可见光、近红外光。 无机荧光粉可以是一种或多种，可见光绿色发光材料通常发光效率高，近红外发光材料更易被硅基光电转换板接收，硅基光伏板对700‑1000nm吸收效率更高，适合的发光材料如由铬激活的铝酸盐、硅酸盐、镓酸盐、锗酸盐发光材料发射光730nm‑1300nm，并具有长余辉。由铒、镱激活的稀土上转换发光材料同样具备近红外发光。传统的硫化锌等发光材料具有较好效率的兰光、绿光。
本发明优点在于：

[0027] 本发明设计了特别结构氚微球与荧光微球排列板，提高光伏电池接收效率1倍，遇到高温时氚气不易挥发，实施工艺简单易于安全操作，同时降低了氚气材料的使用量，氚气以固态吸附方式激发荧光材料持续发光，氚气可以使得发光材料连续工作12年以上，半衰期后发光效率依然可以有效被利用3‑5年，使用寿命明显增加，并且结构简单安全廉价，进而持续输出产生的电流电压。可以广泛用于航天装备、地质勘探、海洋探测、石油设施检测等领域。

[0028] 在上面针对本发明较好的实施方式作了说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。